Estudo dos genomas A e B de Arachis

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas,Departamento de Biologia Celular, 2014.O amendoim (Arachis hypogaea L.) é um alotetraploide com origem recente e cujogenoma tem aproximadamente 2,8 Gb, composto majoritariamente por sequências repetitivas.Este estudo relata uma investigação do componente repetitivo presente nas espécies parentaisdo amendoim, A. duranensis, provável doador do genoma A e A. ipaënsis, provável doador dogenoma B, por meio de análises das suas sequências genômicas completas, bem como declones selecionados da biblioteca BAC de A. duranensis. Nos clones, foram identificados dezretrotransposons LTR distintos, enquanto que nas sequências genômicas completas, 81famílias de retrotransposons LTR foram identificadas em A. duranensis e 89 em A. ipaënsis,ocupando aproximadamente 28,5% e 27,6% do genoma A e B, respectivamente. Dessasfamílias, 37 representam a maior parte do conteúdo repetitivo nos dois genomas, sendo que oselementos FIDEL e Feral são os mais frequentes. Esses resultados mostram que uma partesubstancial do componente altamente repetitivo desses genomas é explicada por um númerorelativamente pequeno de retrotransposons LTR, seus fragmentos e LTRs-solo. A maioria dasdatas de transposição estimadas para esses retrotransposons foi posterior a 3,5 milhões deanos atrás, data estimada da divergência dos genomas A e B, indicando que essesretrotransposons LTR tiveram um papel notável na organização desses genomas. Análises dehibridização in situ por fluorescência (FISH), utilizando sondas obtidas a partir dassequências dos genes que codificam a transcriptase reversa de cada família de retrotransposonLTR, mostraram sinais de hibridização detectáveis múltiplos e dispersos em vários, mas nãoem todos os cromossomos dos subgenomas A e B de amendoim, com marcaçãopredominantemente ao longo dos braços dos cromossomos. Comparações entre sequênciashomeólogas dos genomas A e B indicaram alta semelhança no conteúdo gênico, porémgrandes diferenças no conteúdo repetitivo, mostrando que os retrotransposons identificadosneste estudo, juntamente com outros elementos repetitivos têm desempenhado um papelimportante na remodelação do genoma ao longo da evolução, especialmente em regiõesintergênicas. A construção e validação de pools 3-D construídos para os clones das bibliotecasBAC representativas dos genomas A (A. duranensis) e B (A. ipaënsis) foram realizadas. Essaferramenta possibilitou a identificação e isolamento de genes de interesse em Arachis, tais como, expansina e dessaturase de ácidos graxos. __________________________________________________________________________________________________ ABSTRACTPeanut (Arachis hypogaea L.) is an allotetraploid of recent origin with a genome of about 2.8 Gb and high repetitive content. This study reports an analysis of the repetitive component present of the progenitor species from peanut, A. duranensis, likely donor of A genome and A. ipaënsis of B genome, using their whole genome sequences and selected clones from the BAC library of A. duranensis. Ten LTR retrotransposons were identified in these clones whilst 81 families in A. duranensis and 89 in A. ipaënsis complete genomes, representing about 28.5% of the A genome and 27.6% of B genome, respectively. Only 37 families represent most of the repetitive content of the two genomes, and the most abundant retrotransposon are FIDEL and Feral. It is here shown that a substantial proportion of the highly repetitive component of these genomes is accounted for by relatively few LTR retrotransposons, their fragments and solo-LTR. These retroelements are predominantly of recent evolutionary origin, most apparently post-dating the evolutionary estimated date of the A and B genomes divergence of the cultivated peanut, about 3.5 million years ago. This indicates that these LTR retrotransposons contributed to the divergence of these genomes. Analysis by fluorescence in situ hybridization using probes obtained from the genes sequencing codifying for the reverse transcriptase of each family of LTR retrotransposons of A and B genomes produced multiple and dispersed hybridization signals on several, but not all chromosomes of A-B peanut subgenomes, mainly along the chromosomes arms. Comparisons between homeologues sequences of A and B genomes showed high similarity in gene content, but differences in the repetitive content showing that the retrotransposons identified in this study, and another repetitive elements have played an important role in these genomes remodeling, especially in intergenic regions, over evolutionary time. The construction and validation of 3-D pools for clones of the A-B genomes BAC libraries were made. This tool allowed the identification and isolation of genes of interest in Arachis such as expansins and fatty acid desaturase